VoIP基本原理与发展历程(1)

VoIP（Voice Over Internet Protocol），即IP上传送语音，简单地说，就是实现了语音在IP上的实时传送，为了有效地利用IP带宽资源，通常在传送之前先要对语音数据进行压缩处理。真正的快速发展是在90年代以后，IP分组语音话音通信技术获得了突破性的进展和实际应用。1996年，ITU-T通过了著名的H.323协议，这一协议的推出，成为了VoIP的公共规范，极大地推动了VoIP的发展。随后，1999年IETF完成了MGCP协议(RFC2705)和SIP协议(RFC2543)；2000年ITU-T和IETF共同推出了H.248/Megaco协议。

        VoIP是通过语音分组实现的，在VoIP 中，数字信号处理器DSP（Digital Signal Processor）将语音信号封装成帧并储存在分组包中再进行传输。VoIP主要是一种软件解决方案，但需要在路由器上加装语音接口卡或语音模块提供语音接口来实现。目前，主要利用IP 电话网关来实现PSTN 和Internet 互通，同时PC到电话、电话到PC、电话到电话的技术已经成熟，话音的质量也大大得到改善，因此VoIP完全能够满足商用的要求。

2.1 基本原理

        传统的电话、传真业务，一般是通过接入电信局提供的PSTN实现的。这种类型的接入方式使用的是线路交换的方式，独占通信线路。当使用长途业务时，费用很高，如图2所示。

图2 传统电话网络示意图

        而我们的VoIP应用是使用IP网络取代其中一部分的PSTN网络功能进行语音数据的传输，使用的是包交换技术。下图3所示所示的就是基于H.232协议组构建的VoIP网络，在该架构中，总体框图如图？所示。

        由图2可知，接入网络中的H.323系统的组成部件称为H.323实体（entiy），它包括H.232终端、网关、网守、多点控制器(MC)、多点处理器(MP)和多点控制单元(MCU Muhipoint Control Unit)。关于这些实体的具体意义，这部分的内容会在第7节分析。

图3 基于H.232协议组的VoIP网络示意图

        综上所述，传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64kbit/s。为了充分地利用网络带宽资源，VoIP通信中通常根据实际使用的要求采用各种压缩算法对原始的语音数据进行压缩处理，常用的有G.723.1、G.729等；然后才用网络技术将压缩后的语音数据进行打包处理，在运输层采用无连接的UDP的方式，其主要目的是为了保证语音数据的传输的实时性，然后将UDP数据报交由IP分组网络来进行传送；在将压缩数据传送至UDP之前，先用RTP/RTCP协议对压缩数据进行处理，RTP协议用以传送语音数据，而RTCP协议用以传送语音数据的控制信息。如图4左侧所示。 接收侧收到数据后，其处理过程与发送侧相反，如图4右侧所示。

图4 语音数据处理示意图

        通常每个网关，既要发送语音数据，又要接收语音数据，所以包含图3中的所有功能。实际上，网关的基本功能就是完成语音数据的压缩、解压缩和打包、解包处理。

        实际的传输网络可能是非常简单的局域网，也可能极其复杂的广域网，传输途径中包含各种网络设备，如网络交换机、路由器、ATM交换机、SDH等。